KR20050073662A - 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상, 하판 합착 시 또는 합착 후 외부의 충격에 의한 패턴 스페이서 기인성 무라를 해결할 수 있는 액정 표시 소자를 개시한다. 개시된 본 발명의 액정 표시 소자에 따르면, 상판부에는 컬러 필터 기판, 블랙 매트릭스, RGB 부재, 및 오버 코팅막이 순차적으로 적층 형성된다. 하판부는 상판부와 소정 간격 이격되어 형성되며, 어레이 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 보호막, 및 편광판이 순차적으로 적층된다. 패턴 스페이서는 상판부에 형성되어 상판부와 하판부를 소정 간격을 이격시킨다. 하판 배선은 패턴 스페이서에 접촉된다.

Description

액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 패턴 스페이서를 이용하여 패턴 스페이서 기인성 결함에 효과적으로 대처할 수 있는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
최근 TFT LCD 기술에 상판(컬러 필터 기판) 및 하판(어레이 기판) 간에 스페이서를 상판 컬러 필터 기판에 형성하는 패턴화된 스페이서(Patterned Spacer; PS) 기술을 이용하고 있는데, 상, 하판 합착 공정 마진에 의하여 셀 갭 이상이나 PS 무라, DNU(Dark Non Uniformity) 등이 발생하여 PS 기인 불량 4 ∼ 14 % 정도 발생하고 있다. 특히, PS 무라의 경우 탑 ITO 위의 배향막에 PS로 인한 손실을 주어 액정의 이상 배향을 야기시켜 빛샘이나 빛의 투과를 방해하여 특정 부분의 휘도를 떨어 뜨리고, 합착 후 부분적인 셀 갭 불량을 유발하여 DNU(Dark Non Uniformity)를 유발하는 등의 화면 품위를 떨어뜨리는 PS 무라를 발생시키고 있다.
그리고, 최근 경향이 고 휘도 제품을 추구하고 있어 흔히 게이트 라인과 블랙 매트릭스 사이에 형성되는 PS의 경우, 고 휘도 타켓 제품의 사양 상 개구율을 최대로 확보할 수 있는 화소 구조를 갖게 되는데, 이는 게이트 라인 배선 폭을 게이트 라인 지연(RC 지연)에 영향이 없는 범위 내에서 최대한 얇게 되는 추세이다. PS 치수의 경우 하판과 접촉되어지는 면적은 직경이 15 ∼ 20 ㎛ 정도로 게이트 라인 폭 보다 넓게 형성되는데, 상기한 상, 하판 합착 마진 까지 고려한다면 PS 치수가 게이트 라인과 접촉되는 면적 보다 접촉되지 않는 면이 넓어 위에서 설명한 셀 갭이라든가 PS 관련 무라를 발생하게 되는 원인이 되고 있다.
PS의 치수는 기존의 볼 스페이서를 사용할 경우 셀 갭 유지를 위하여 볼 스페이서가 지지하던 면전과 비슷한 지지 면적을 기준으로 결정되어 지는데, 이는 보통 1∼5 개의 화소에 하나 정도를 형성하고 있으며, 보통 시인성이 떨어지는 블루 위에 형성하고 있다. 이렇게 결정된 PS의 치수(탑 치수; PS 상부)는 보통 10 ㎛ 내외인 게이트 라인 폭이나 공통 전극 라인 폭 보다 5 ∼ 10 ㎛ 이상 상대적으로 크게 형성되는게 보통이다. 결과적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 PS면이 접촉면 보다 커 오배치 오차를 감안할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 셀 갭의 유의차를 유발하며 실제 개구 영역의 배향막을 건드리게 되어 PS 기인성 결함을 발생하게 되는 원인이 된다.
도 2에서, 도면부호 1은 어레이 기판, 2는 게이트 전극, 3은 하판부, 4는 게이트 절연막, 5는 보호막, 6은 상판부, 7은 편광판, 11은 컬러 필터 기판, 12는 블랙 매트릭스, 13은 RGB 부재, 14는 오버 코딩막, 15는 패턴 스페이서를 나타낸다.
여기서, 상판에 위치한 PS의 변형량(deformation)은 0.2 ㎛ 정도인데, 이는 실제 합착 시 셀 갭에 영향을 주고 있다. 여기에 PS와 접촉되는 하판 배선과 배선이 형성되지 않는 부분 간에 어레이 금속 두께 변화가 0.2 ∼ 0.3 ㎛ 정도되는데, 이는 합착 공정 시에 PS 치수가 하판 접촉 배선 보다 커 합착 마진 이상의 유격을 갖게 되는데, 이는 합착 공정 진행 시 PS에 의해서 하판 배향막에 어택을 주어 그 부분에 PS 무라를 야기시키게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상판에 형성된 PS의 탑 부분과 접촉되어지는 하판의 금속면이 PS의 변형량과 상,하판 합착 마진을 고려한 PS 룸을 가지는 구조로 상, 하판 합착 시 또는 합착 후 외부의 충격에 의한 PS 기인성 무라를 해결할 수 있는 액정 표시 소자를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 컬러 필터 기판, 블랙 매트릭스, RGB 부재, 및 오버 코팅막이 순차적으로 적층 형성된 상판부; 상기 상판부와 소정 간격 이격되어 형성되며, 어레이 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 보호막, 및 편광판이 순차적으로 적층된 하판부; 상기 상판부에 형성되어 상기 상판부와 상기 하판부를 소정 간격을 이격시키는 패턴 스페이서; 및 상기 패턴 스페이서에 접촉되는 하판 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자를 제공한다.
여기서, 상기 하판 배선 위에 상기 패턴 스페이서가 접촉되는 다수의 멀티 홀이 형성되는 것이 바람직하다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 소자를 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 B-B' 부분의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 소자는 상판부(302), 하판부(304), 패턴 스페이서(PS), 및 하판 배선(308)을 포함한다. 상판부(302)에는 컬러 필터 기판(310), 블랙 매트릭스(312), RGB 부재(314), 및 오버 코팅막(316)이 순차적으로 적층 형성된다. 하판부(304)는 상기 상판부(302)와 소정 간격 이격되어 형성되며, 어레이 기판(318), 게이트 전극(320), 게이트 절연막(322), 보호막(324), 및 편광판(326)이 순차적으로 적층된다.
패턴 스페이서(PS)는 상기 상판부(302)에 형성되어 상기 상판부(302)와 상기 하판부(304)를 소정 간격을 이격시킨다. 하판 배선(308)은 상기 패턴 스페이서(306)에 접촉된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하판 배선(308)의 폭은 (상기 패턴 스페이서(306)의 폭+합착 마진)인 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 패턴 스페이서(PS)가 접하는 면에 충분한 PS 유격 마진을 가진 PS-룸(328)을 가지고 있어 상하판 합착 시에 발생할 수 있는 결합을 방지할 수 있다. 상기 PS-룸(308)은 도 4에 도시된 바와 같이 상판부(302)의 블랙 매트릭스(312)와 겹치는 영역에 형성되어 개구율에 영향을 미치지 않아 패널 투과율에 영향을 끼치지 않는다. 결과적으로, PS 탑에 접하는 면을 부분적으로 PS 치수에 합착 마진 정도 크게 형성하여 공정 중에 패턴 스페이서(PS)가 접하는 면을 일정하게 유지하여 근본적으로 셀 갭을 일정하게 유지하여 DNU를 방지하고, PS가 실제 개구부 쪽의 배향막에 어택을 주지 않는 도 4와 같은 구조를 갖게 되어 근본적으로 PS 결함이 없는 구조를 갖게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 소자를 나타낸 평면도이다.도 6은 도 5에 도시된 B-B' 부분의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 소자는 상판부(502), 하판부(504), 패턴 스페이서(PS), 및 하판 배선(508)을 포함한다. 상판부(502)에는 컬러 필터 기판(510), 블랙 매트릭스(512), RGB 부재(514), 및 오버 코팅막(516)이 순차적으로 적층 형성된다. 하판부(504)는 상기 상판부(502)와 소정 간격 이격되어 형성되며, 어레이 기판(518), 게이트 전극(520), 게이트 절연막(522), 보호막(524), 및 편광판(526)이 순차적으로 적층된다.
패턴 스페이서(PS)는 상기 상판부(502)에 형성되어 상기 상판부(502)와 상기 하판부(504)를 소정 간격을 이격시킨다. 하판 배선(508)은 상기 패턴 스페이서 (506)에 접촉된다. 상기 하판 배선(508) 위에 상기 패턴 스페이서(PS)가 접속되는 다수의 멀티 홀(528)이 형성된다. 상기 다수의 멀티 홀(528)은 각각 정방형 형태를 갖는 것이 바람직하지만, 패턴 스페이서(PS)의 유격을 최소화할 수 있는 형태이면 모두 가능하다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 다수의 멀티 홀(528)은 수지를 이용한 엠보싱 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하판 배선(508)의 폭은 (상기 패턴 스페이서(PS)의 폭+합착 마진)인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 소자는 합착 공정 진행 시 패턴 스페이서(PS)가 하판부(504)에 접촉되어 지는 면에 충분한 마진을 주게 되어 PS 무라를 미연에 방지할 수 있으며, 배선에 형성된 다수의 멀티 홀(528)은 합착 공정 완료 후 홀의 틈새에 패턴 스페이서(PS)의 변형량 만큼 패턴 스페이서(PS)가 박히게 되어 지지대 역할을 하게 되어, 패턴 스페이서(PS)의 유격을 최대한으로 줄일 수 있다.
그리고 이후 공정인 셀 검사나 신뢰성 검사, 모듈 조립 등 패널에 외부 충격 등 영향을 줄 수 있는데, 셀 공정 후에도 패턴 스페이서(PS)의 유격을 최소화할 수 있는 구조를 갖게 되어 근본적으로 패턴 스페이서(PS)에 의해 발생할 수 있는 결함을 사전에 방지할 수 있는 구조이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 패턴 스페이서에 접촉하는 하판 배선을 상기 패턴 스페이서의 유격을 고려하여 배선 폭을 부분적으로 넓게 형성하여 PS 기인성 결함을 없앤다. 패턴 스페이서를 이용한 액정 표시 소자의 경우 현재 셀 갭 이상이나 PS 무라, DNU 등 PS 기인성 불량이 4 ∼ 14 % 정도 발생하고 있어 PS에 의한 결합을 없애 이에 주하는 셀 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 소자를 나타낸 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 A-A'을 따라 절단한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 소자를 나타낸 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 B-B' 부분의 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 소자를 나타낸 평면도.
도 6은 도 5에 도시된 B-B' 부분의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
302: 상판부 304: 하판부
308: 하판 배선 310: 컬러 필터 기판
312: 블랙 매트릭스 314: RGB 부재
316: 오버 코팅막 318: 어레이 기판
320: 게이트 전극 322: 게이트 절연막
324: 보호막 326: 편광판
502: 상판부 504: 하판부
508: 하판 배선 510: 컬러 필터 기판
512: 블랙 매트릭스 514: RGB 부재
516: 오버 코팅막 518: 어레이 기판
520: 게이트 전극 522: 게이트 절연막
524: 보호막 526: 편광판
528: 멀티 홀 PS: 패턴 스페이서

Claims (5)

  1. 컬러 필터 기판, 블랙 매트릭스, RGB 부재, 및 오버 코팅막이 순차적으로 적층 형성된 상판부;
    상기 상판부와 소정 간격 이격되어 형성되며, 어레이 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 보호막, 및 편광판이 순차적으로 적층된 하판부;
    상기 상판부에 형성되어 상기 상판부와 상기 하판부를 소정 간격을 이격시키는 패턴 스페이서; 및
    상기 패턴 스페이서에 접촉되는 하판 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하판 배선의 폭은 (상기 패턴 스페이서의 폭+합착 마진)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하판 배선 위에 상기 패턴 스페이서가 접속되는 다수의 멀티 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 멀티 홀은 각각 정방형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 멀티 홀은 수지를 이용한 엠보싱 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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